玉米收获机摘穗机构技术综述

姚萌萌 吴飞

摘 要：摘穗机构是玉米收获机的重要组成部分。本文从纵卧式摘穗、立式摘穗、板式摘穗和横卧式摘穗装置等四个方面对国内外玉米收获机摘穗机构的技术发展进行了重点分析，最后对玉米收获机摘穗机构的发展现状以及未来的发展趋势进行了总结。

关键词：玉米;摘穗;拉茎;拨禾

玉米收获机摘穗机构是玉米收获机的重要组成部分，它最大程度地决定了玉米成熟期机械收获的作业质量，提高摘穗速度，并且不伤及果穗是摘穗装置设计的宗旨所在[1]。

1、玉米收获机摘穗机构的技术发展状况

根据玉米收获机摘穗机构的核心摘穗机构的结构和配置方式，摘穗机构主要分为纵卧式摘穗、立式摘穗、板式摘穗和横卧式摘穗装置[1]。

1.1纵卧式摘穗装置

纵卧式摘穗装置主要由一对相对旋转的摘穗辊和摘穗辊间隙调整机构组成，摘穗时，摘穗辊前段引导茎秆进入摘穗辊中间段的两摘穗辊之间的间隙，茎秆在向前移动的同时被强行下拉，在挤压和冲击力的作用下玉米果穗被摘穗辊摘离。

早在1907年，公开号为US863812A的文献就公开了一种将摘穗辊的表面设置成螺纹形凸起结构，实现对茎秆的夹持输送，然而其存在夹持率低的缺陷。而公开号为US4219990A和ES9802517U分别对摘穗辊进行了进一步的改进，实现根据不同茎秆的直径进行摘穗辊间隙的自动调节、同时凸棱结构的设置增强了对玉米的夹持率的提高、并且在摘穗的同时实现了对茎秆的粉碎、从而方便秸秆的还田处理。进入二十一世纪，我国以吉林大学为首的一批研究机构，将仿生学应用到玉米摘穗装置上，例如公开号为CN101116392A的文献，依靠仿生几何结构表面结构起到增大摘穗辊对玉米植株茎秆当量摩擦系数，有效增加摘穗辊对玉米茎秆的攫取能力。而近几年，以约翰迪尔公司为首的农业机械公司，将研发重点集中于对拉茎辊表面结构的改进以及结合GPS技术、PLC技术应用到纵卧式摘穗装置上，实现玉米摘穗的智能化控制。

1.2立式摘穗装置

立式摘穗装置主要由一对相对转动的立式摘穗辊和挡禾板组成，切断后的茎秆由喂入链喂入，喂入链将茎秆夹紧并将其送入摘穗辊间隙中，由下段抓取拉引，茎秆在摘辊的作用下向后端移动，由于挡禾板的阻挡，使禾秆向垂直于辊轴方向旋转并抛出。

在我国由于玉米主产区特殊情况，需要回收果穗和秸秆，因此在我国对立式摘穗装置研究较多。如公告号为CN2328167Y的专利文献，其创造性地将将夹持链主动链轮配置在摘辊前方，立式辊机型将动链轮与摘穗辊或拉茎辊同辊配置，有效避免了链条的脱落或断链现象的发生;然而上述立式摘穗装置在实际应用过程中也仅是能够实现果穗和秸秆的回收，茎秆堵塞问题还是未能很好解决。基于此，我国的科研院所对其进行了大量研究，并取得了阶段性的成效。山东理工大学公告号为CN2643629Y的专利文献将摘穗辊、拉茎辊以及滚刀相互平行设在壳体上，避免了茎秆的堆积，另外公告号为CN202679992U的文献采用两对立辊喂入，使秸秆喂入在高度上适应性强，不易因秸秆喂入高度变化而发生堵塞;也就是说山东理工大学的研究重点侧重于秸秆堵塞问题;而吉林大学的闫洪会[2]等人对立辊式玉米收获机关键部件工作机理进行了研究，应用运动学和动力学等理论，首次全面分析了玉米收获机夹持输送、摘穗、剥皮、秸秆粉碎等关键部件的工作机理，建立了相关的模型，为玉米收获机工作部件的设计提供了理论基础，并以此解决了落粒损失大、秸秆压紧机构的堵塞、卡死等问题。

1.3板式摘穗装置

板式摘穗装置是由一对纵向斜置式拉茎辊和两个摘穗板组成 [3]，通过摘穗板对玉米果穗的阻挡作用，由拉茎辊强行将玉米茎秆拉下实现果穗分离。

板式摘穗裝置由于具有玉米穗啃伤率小、掉粒和籽粒破碎现象较轻等优势，使得国内外对于板式摘穗装置的研究投入都较多。例如，公开号为FR2373220A1的文献就公开了采用摘穗辊与直板之间的配合实现对玉米果穗的采摘，即已经设计完成最初的板式摘穗装置;然而上述板式摘穗装置在实际使用的过程中，对茎秆的损坏比较严重，针对这一缺陷，公告号为CN2040296U将摘穗板设置成阶梯板形式，将阶梯摘穗板与强拉辊结合组成强拉辊摘穗装置，增强了拉取力，在一定程度上改善了茎秆的损坏的问题;而久保田株式会社的公告号为CN205812823U的专利文献也是从摘穗板入手，对摘穗板进行重新设计，从而增强玉米茎秆的通过性。

1.4横卧式摘穗装置

横卧式摘穗装置主要由拨禾轮、喂入轮以及一对相对回转的横向卧辊、喂入辊、输送装置等组成，切断后的玉米茎秆倒向输送装置，茎秆末端进入喂入轮和喂入辊的间隙中，茎秆垂直进入摘穗辊间隙，在摘穗辊的碾压旋转下，茎秆迅速向摘穗辊的后方抛送，因果穗不能通过摘穗辊间隙，迫使穗柄弯折;随着茎秆不断地后移，最终穗柄在最薄弱处被折断，实现摘穗。

横卧式摘穗装置具有抓取茎秆的能力强和对青贮玉米的摘穗效果较好的特点，其多应用在联合收割型的玉米联合收获机或青贮玉米收获机上。公告号为CN202127618U的文献，其采用长、短摘穗辊横向布置，降低了对果穗的啃伤同时降低果穗的丢失率;另外公开号为DE102012014085A1的文献，其通过在摘穗辊上设置勾齿，能够对堵塞摘穗辊的茎秆进行切断操作，从而大大降低了穗茎在运送过程中的堵塞。

2.结语

通过对玉米摘穗装置的分析，可以得出如下结论：

近年来我国有关玉米摘穗装置的研究大幅增加，反映出国内有关专家、学者、技术人员对其重视程度加强，并且我国已经涌现出了一些能够与世界先进的摘穗装置技术相匹敌的先进技术，然而我国的玉米摘穗装置，大部分玉米收获机尚处于研发探讨试验阶段，产业化水平有待提高。对于玉米收获机的摘穗装置的技术研发，国外处于领先水平，尤其是美国、德国和日本，其研发的重点在于不断提高采摘效率、扩大其适用范围，降低果穗的损失率以及降低机械的堵塞。

参考文献

[1]宋建农.农业机械与装备.北京：中国农业出版社，2006.

[2]闫洪会.立辊式玉米收获机关键部件工作机理及试验研究[D].吉林大学.2009.

[3]曹文，丁俊华，李在臣.玉米摘穗装置的设计研究.农业装备与车辆工程，2009，1： 20-22.

作者简介：姚萌萌，女，汉族，内蒙古兴安盟，1986年4月，工学硕士，助理研究员，工作单位：国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏省苏州市，215163，研究方向：农业机械，写作方向：玉米收获机摘穗机构